CN102642862B

CN102642862B - 难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法

Info

Publication number: CN102642862B
Application number: CN201210124531.2A
Authority: CN
Inventors: 闵小波; 柴立元; 张海静; 梁彦杰; 袁翠玉; 柯勇; 李青竹
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: CN102642862A

Abstract

本发明公开了一种难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法。将难选、细粒、结晶效果差的硫化渣，置于水热反应釜内，加入一定量的水，在高温高压条件下实现人造硫化物的晶型控制，从而提高金属硫化物的可浮性。水热调控技术包括：添加矿化剂和晶型调控剂，提高水热反应温度，控制晶化反应时间等多种调控手段，最终实现金属硫化锌的高效结晶和长大。采用上述晶型调控技术，可以使难浮选细粒硫化渣中锌的浮选回收率由原来的32.64％提高至72.78％。本发明既可用于尾矿中有价金属的回收，也可用于废渣中重金属的高效去除。

Description

难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法。

背景技术

重金属废渣是重金属污染环境的主要形态之一。传统化学硫化钠沉淀法处理重金属废水的过程中会产生大量废渣，其中重金属多以非晶态的硫化物形式存在。大量重金属废渣的排放和堆存，不仅占用了大量的土地，而且其中常含有铅、锌和铜等金属，对环境构成极大的污染和威胁。另一方面，我国目前矿产资源紧缺，形势严峻，铅、锌、铜等矿物大量依赖进口。重金属废渣中含有铜、铅、锌、铁等多种有价金属，日益成为一种具有开发利用价值的二次资源。

目前，常见的硫化调控技术有传统Na₂S硫化、机械促进硫化、焙烧硫化。但是传统Na₂S硫化产生的人造硫化矿为化学沉淀法生成，其存在形态、粒度及表面性质与天然矿石存在很大差异，且大多数以非晶态存在，因此获得的浮选回收率并不理想。而机械促进硫化在机械力作用下容易发生晶格畸变甚至产生无定形化而改变硫化物的晶体结构，而且机械力作用下合成的硫化物晶粒很细，这些都不利于后续的浮选回收。因此本发明对这些方法制备的难选、细粒、结晶效果差的硫化渣进行了水热调控从而优化其浮选行为。

发明内容

本发明的目的是提供了一种难选细粒硫化渣的水热调控优化浮选行为的方法。该方法能针对目前人工合成的硫化锌结晶效果差、晶粒尺寸小、难选、浮选分离差，进行水热调控来优化其浮选行为，实现硫化锌的高效结晶和长大，从而利于浮选回收。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法，包括以下步骤，

将难选细粒硫化渣破碎过筛，置于水热反应釜中，添加水使固液质量比1∶3～1；4；在搅拌状态下添加矿化剂和晶型调控剂，加热反应后冷却；固液分离，固体进行后续浮选，矿化剂和晶型调控剂在反应之前加入或者在反应过程中加入。

所述的难选细粒硫化渣包括冶金、化工、选矿、电镀行业硫化沉淀法产生的硫化渣以及含有细粒硫化物的浮选尾矿和尾砂，以及采用机械硫化或Na₂S溶液硫化合成的细粒、非晶态或结晶差的人工硫化矿。

所述的过筛是将难选细粒硫化渣过150μm孔径筛。

所述的水热反应釜中添加水量使釜内填充度为反应釜体积的70％～75％。

所述的水热反应釜反应时设置200～300r/min的转速。

所述的矿化剂包括氢氧化钠，氢氧化钾，硫化钠，氧化钙，氢氧化钙，添加矿化剂的量是根据体系的pH来限定，保证反应体系pH值为9～12之间。

所述的晶型调控剂包括晶种和表面改善剂，晶种有天然闪锌矿或纯化合物硫化锌，表面改善剂有天然方铅矿、纯化合物硫化铅、氧化铅、硝酸铅、天然铜蓝矿、氧化铜、氢氧化铜或硫酸铜，添加比例为晶种∶表面改善剂∶硫化渣的质量比为1∶1∶100～5∶5∶100。

所述的反应的温度为180～260℃，时间至少2小时。

所述的反应固液分离后的上清液循环利用，添加到水热反应釜中。

后续的浮选回收过程具体如下：

取水热调控后的硫化锌渣50g于0.5L-XFD单槽式浮选机上进行浮选回收，设置浮选温度为60℃，搅拌速度为2070r/min，搅拌5min；加入分散剂(六偏磷酸钠400g/t)和抑制剂(羧甲基纤维素200g/t)，搅拌3min；加入活化剂(硫酸铜400g/t)，搅拌3min；继续加入捕收剂(丁基黄药40g/t和乙硫氮40g/t)，搅拌2min；最后加入起泡剂(2号油20g/t)，搅拌1min；开启充气阀门和自动刮泡，浮选5min；将精矿和尾矿过滤、烘干、称量，化验品位和计算回收率。

本发明方法通过水热反应中添加一定量的矿化剂提高硫化物的水热结晶，水热反应温度的提高利于硫化物的结晶长大，合成较大晶粒尺寸的硫化锌晶体，添加相似晶体结构的晶种易于合成与天然矿物接近的晶体结构，而添加表面改善剂有利于提高硫化锌的疏水性改善其浮选行为。该调控方法合成的硫化物晶型较好，结晶程度好，晶粒尺寸大，良好的疏水性和可浮性，能很好的与脉石杂质的分离而实现金属的有效回收。

附图说明

图1：为本发明的工艺流程图；

图2：本发明的水热调控对微细粒硫化锌微观性质的影响；

(a)ZnS调控前的XRD图谱；

(b)ZnS调控后的XRD图谱：

(c)ZnS调控前的SEM图谱；

(d)ZnS调控后的SEM图谱。

具体实施方式

以下实施例或实施方式旨在进一步说明本发明，而不是对本发明的限定。

实施例1

化学沉淀法制备的纯化合物硫化锌的水热调控及浮选

步骤一，取经化学沉淀法制备的纯化合物硫化锌30g，过150μm孔径筛，天然方铅矿2.5g，添加矿化剂KOH，使反应体系pH为9，置于GCF-0.5L强磁力回转搅拌反应釜，同时添加水使釜内填充度为70％，转速设置200r/min，温度设定260℃，反应4小时。反应结束后，自然冷却，取出物料，抽滤，固体即为调控后的硫化锌。

步骤二，取水热调控后的硫化锌50g于0.5L-XFG挂槽式浮选机上进行浮选回收，设置浮选温度为60℃，搅拌速度为2070r/min，搅拌5min；加入捕收剂，搅拌2min；加入起泡剂，搅拌1min；浮选5min；将泡沫产品和槽内产品过滤、烘干、称量，计算回收率。

表1化学沉淀法制备的硫化锌的水热调控的浮选结果

硫化锌	结晶度	泡沫产品	槽内产品	浮选回收率
					调控前	22.44％	10.77g	37.23g	22.44％
调控后	60.59％	38.85g	8.25g	82.48％

表1为化学沉淀法制备的硫化锌的水热调控的浮选结果，调控后，硫化锌的浮选回收率提高到82.48％。

实施例2

化学沉淀法制备的模拟硫化锌渣的水热调控及浮选

步骤一，模拟某冶炼废水处理过程中采用硫化钠作为中和剂产生的含硫化锌污泥(主要杂质为硫酸钙)，取用Na₂S沉淀法制备的过150μm孔径筛的硫化锌30g，硫酸钙70g，天然方铅矿2.5g，添加矿化剂KOH，使反应体系pH为9，置于GCF-0.5L强磁力回转搅拌反应釜，同时添加水使釜内填充度为70％，转速设置200r/min，温度设定260℃，反应4小时。反应结束后，自然冷却，取出物料，抽滤，固体即为调控后的模拟硫化锌渣。

步骤二，取水热调控后的模拟硫化锌渣50g于0.5L-XFG挂槽式浮选机上进行浮选回收，设置浮选温度为60℃，搅拌速度为2070r/min，搅拌5min；加入分散剂和抑制剂，搅拌3min；锌浮选时加入活化剂，搅拌3min；继续加入捕收剂，搅拌2min；最后加入起泡剂，搅拌1min；开启充气阀门和自动刮泡，浮选5min；将精矿和尾矿过滤、烘干、称量，化验品位和计算回收率。

表2化学沉淀法制备的模拟硫化锌渣的水热调控的浮选结果

含锌模拟渣	结晶度	晶粒尺寸	精矿品位	尾矿品位	浮选回收率
						调控前	22.1％	20nm	17.36％	14.87％	22.78％
调控后	60.6％	200nm	29.68％	10.87％	72.78％

表2为化学沉淀法制备的模拟硫化锌渣的水热调控后的浮选结果，调控后，锌的浮选回收率达到72.78％。

实施例3

含硫化锌渣的水热调控及浮选

步骤一，取过150μm孔径筛的硫化锌渣100g(产于某冶炼废水处理过程中采用硫化钠作为中和剂产生的含硫化锌污泥)、天然方铅矿2.5g，添加矿化剂KOH，使pH体系为9，置于GCF-0.5L强磁力回转搅拌反应釜，同时添加水使釜内填充度为70％，转速设置200r/min，温度设定260℃，反应4小时。反应结束后，自然冷却，取出物料，抽滤，固体即调控后的硫化锌渣。

步骤二，取水热调控后的硫化锌渣50g于0.5L-XFG挂槽式浮选机上进行浮选回收，设置浮选温度为60℃，搅拌速度为2070r/min，搅拌5min；加入分散剂和抑制剂，搅拌3min；锌浮选时加入活化剂，搅拌3min；继续加入捕收剂，搅拌2min；最后加入起泡剂，搅拌1min；开启充气阀门和自动刮泡，浮选5min；将精矿和尾矿过滤、烘干、称量，化验品位和计算回收率。

表3含硫化锌渣的水热调控的浮选结果

含锌中和渣	结晶度	晶粒尺寸	精矿品位	尾矿品位	浮选回收率
						调控前	24.3％	20nm	18.95％	17.15％	32.64％
调控后	58.6％	200nm	30.68％	10.12％	72.78％

表3为含硫化锌渣的水热调控的浮选结果，调控后，锌的浮选回收率达到72.78％。

Claims

1.难选细粒硫化渣的水热调控优化其浮选行为的方法，其特征在于，包括以下步骤，

将难选细粒硫化渣破碎过筛，置于水热反应釜中，添加水使固液质量比为1:3～1 :4；在搅拌状态下添加矿化剂和晶型调控剂，加热反应后冷却；固液分离，固体进行后续浮选，矿化剂和晶型调控剂在反应之前加入或者在反应过程中加入；

所述的难选细粒硫化渣包括冶金、化工、选矿、电镀行业硫化沉淀法产生的硫化渣以及含有细粒硫化物的浮选尾矿和尾砂，以及采用机械硫化或Na₂S溶液硫化合成的细粒、非晶态或结晶差的人工硫化矿；

所述的过筛是将难选细粒硫化渣过150μm孔径筛；

所述的矿化剂包括氢氧化钠，氢氧化钾，硫化钠，氧化钙，氢氧化钙，添加矿化剂的量是根据体系的pH来限定，保证反应体系pH值为9～12之间；

所述的晶型调控剂包括晶种和表面改善剂，晶种有天然闪锌矿或纯化合物硫化锌，表面改善剂有天然方铅矿、纯化合物硫化铅、氧化铅、硝酸铅、天然铜蓝矿、氧化铜、氢氧化铜或硫酸铜，添加比例为晶种：表面改善剂：硫化渣的质量比为1:1:100～5：5：100；

反应的温度为180～260℃，时间至少2小时。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水热反应釜中添加水量使釜内填充度为反应釜体积的70%～75%。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，水热反应釜反应时设置200～300r/min的转速。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，固液分离后的上清液循环利用，添加到水热反应釜中。